黄河兰州段特征污染物环境行为空间模拟

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1、摘要以对人体危害较大的特征污染物作为研究对象，采用现场监测和数学模型结合的方法，研究河流特征污染物的环境行为及对水体功能的影响等，为河流污染物总量控制提供技术依据。本文以黄河兰州段为研究实例，根据实地调查、现场采样和相关资料，选择适当的数学模型和求解方法，探索了结合GIS技术的特征污染物环境行为空间模拟系统的建立，并对现有数据进行了空问插值分析，模拟黄河兰州段典型污染物环境行为。主要内容包括：1)现场调查和采样工作。于2003年6月对研究区域进行了一次实地调查，分别。二2003年10月、2004年6月、11月进行了三次现场采样工作并对黄河兰州段的污染源进行了调查和定位。根据监测结果确定以壬

2、基酚和多环芳烃作为特征污染物。2)建立了一维数学模型。根据初步获得的资料和黄河兰州段实际情况，选择一维水力和水质偏微分方程(组)作为系统的数学模型方程；根据计算精度要求和前人实践活动的经验和成果，选择以Preissmann格式对水力模型进行离散，以综合离散法对水质模型进行离散：对离散后的水力差分方程采用双削去法求解，对水质差分方程采用追赶法求解。3)专题图层制作。根据黄河兰州段的相关地形图，制作了研究区域TIN格式的数字高程模型。结合GIS／GPS技术以几次现场调查、采样和污染源调查工作为基础，制作了研究区域的河段、污染源分布、采样点分布等专题图层。这些数据将成为系统的基础数据(库)。4)

3、系统丌发探索。结合软件工程技术、ArcGIS二次丌发技术和高级语言编程技术探讨了系统的开发问题。设计了系统流程图，根据选择的算法对水力计算模块和水质计算模块设计了程序流程图，探索了系统与GIS的接合点和方法并设计了简单系统用户界面和模型参数输入界面，并展望了后续工作中的问题。5)采样数据有效性验证。对已有现场监测数据进行分析，选择合适的样点和插值区域，用线性插值的方法做空间分析。通过插值发现在前面采样工作中存在样点位置确定和采样方法上的不足，并给出修改建议。关键词：黄河兰州段特征污染物环境行为GIS／GPS技术空间模拟AbstractThecharacteristicpollutantsi

4、nriversaredangerousetothehumanandotherlife-form．Pollutantdatacollectioninsituisperformed，andmathematicalmodelingisusedtostudytheirenvironmentalbehaviorsinnaturalrivers．Theresultofsimulationwillbeusedtoassistinrelativeenvironmentaldecisionmaking，suchascontaminationgrosscontr01．LanzhoureachofYellowR

5、iverischosenasthestudycase，andinvestigationandsamplinginsituarethemainmethodofdatacollection．Accordingtothosedata，appropriatemathematicalmodelisbuilt；correspondingnumericalsolutionsaregiventoo．Atthesametime，GIS／GPStechniquesareintegratedindataprocessing，managingandthesystemdesigning．Withexistingsa

6、mplingdata,spatialanalysisismadeinordertovalidatetheaccuracyofthoesedata，Themaincontentsandconclusionsaregivenasfollows：1)Aquiringpollutantdatainsitu．InJune，Octoberof2003and2004，investigationandsamplingtaskswerecarriedoutinLanzhousection．Basedontheresultofsamplesmonitoring，NonylphenolandPAHsareaff

7、irmedasthecharacteristicalpollutansinLanzhousectionofYellowRiver．PositionsofpollutantsdischargearelacatedbyGPSalso．2)Buildingmathematicalmodel．Inviewofproblemsondataobtain，a1Dmodelischosen，whichincludeshydrodynam